早期宇宙中的“小紅點(diǎn)”可能是黑洞的最大運(yùn)行

詹姆斯·韋伯太空望遠(yuǎn)鏡為我們提供了宇宙中星系形成的最早時(shí)刻的視圖。

它還揭示了一些驚喜。其中之一是出現(xiàn)小的、高度紅移的物體，昵稱(chēng)為“小紅點(diǎn) （LRD）”。

我們并不完全確定它們是什么，但一項(xiàng)新的研究指出了一個(gè)答案。

我們對(duì)這些天體的了解之一是，它們的光譜被運(yùn)動(dòng)多普勒高度拓寬。這表明發(fā)射光的氣體正在以極快的速度圍繞中心區(qū)域旋轉(zhuǎn)，以每秒 1000 多公里的速度運(yùn)行。

這表明該物質(zhì)正在圍繞超大質(zhì)量運(yùn)行黑洞，它為活躍的星系核 （AGN） 提供動(dòng)力。小紅點(diǎn)的 AGN 模型的問(wèn)題在于它們?cè)诩t外光譜中的強(qiáng)度是平坦的。它們?cè)?X 射線和無(wú)線電范圍內(nèi)發(fā)射的光芒也非常少，這對(duì)于 AGN 來(lái)說(shuō)是不尋常的。

為了進(jìn)一步探索這個(gè)謎團(tuán)，這項(xiàng)新工作著眼于 JWST 收集了高分辨率光譜的 12 個(gè) LRD。然后，該團(tuán)隊(duì)將數(shù)據(jù)與超大質(zhì)量模型進(jìn)行了比較黑洞.

這些模型假設(shè)一個(gè)快速旋轉(zhuǎn)的吸積盤(pán)圍繞著嵌入在年輕銀河系云中的黑洞。首先，他們發(fā)現(xiàn)周?chē)脑菩枰叨入婋x。由于星系周?chē)幸粚又旅艿淖杂呻娮?，大部?X 射線和射電光將被吸收。

當(dāng)然，如果護(hù)罩的密度足以阻擋 X 射線和無(wú)線電，那么黑洞就需要以極快的速度產(chǎn)生能量，以使 LRD 在紅色和紅外線中變亮。

根據(jù)觀測(cè)，黑洞必須在接近愛(ài)丁頓限制，這是物質(zhì)吸積的最大速率。超過(guò)這個(gè)速率，產(chǎn)生的光的強(qiáng)度是如此之強(qiáng)，以至于它會(huì)以比引力將其拉攏的速度更快的速度推開(kāi)物質(zhì)。

所有這些都描繪了一幅圖景，即 LRD 是非常年輕的超大質(zhì)量黑洞，正在迅速成長(zhǎng)到成熟。這項(xiàng)最新研究中對(duì)這些黑洞質(zhì)量的估計(jì)也支持了這一點(diǎn)，該研究使它們的質(zhì)量約為 10,000 到 1,000,000 個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量，這比典型的超大質(zhì)量黑洞要小得多。

這個(gè)模型也將有助于解釋為什么我們?cè)谳^低的紅移下看不到更近的 LRD。它們?cè)趷?ài)丁頓極限處積累物質(zhì)意味著它們會(huì)很快清除周?chē)碾婋x云。

隨著這片云的消散，LRD 將開(kāi)始類(lèi)似于我們?cè)谡麄€(gè)宇宙中看到的傳統(tǒng)活躍星系核。

參考： V. Rusakov 等人，JWST 的小紅點(diǎn)：一個(gè)新興的年輕、低質(zhì)量 AGN 群體，包裹在致密的電離氣體中，arXiv 預(yù)印本 arXiv：2503.16595 （2025）

本文最初由今日宇宙.閱讀原創(chuàng)文章.

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